Comment la photodiode détecte-t-elle la lumière ?
Les LED peuvent également être utilisées comme photodiodes car elles peuvent émettre et détecter la lumière depuis leur jonction. Toutes les jonctions PN sont photosensibles et peuvent être utilisées dans un mode de tension photoconducteur sans distorsion, la jonction PN de la photodiode étant toujours polarisée en inverse afin que seules les diodes puissent fuir ou qu’un courant d’obscurité circule.
Le principe de fonctionnement d’une photodiode est que lorsqu’un photon frappe la diode avec une grande énergie, il forme un trou électronique. Ce mécanisme est également appelé effet photoélectrique interne. Lorsque l’absorption se produit dans la couche barrière, les porteurs sont retirés de la couche barrière par le champ électrique intégré de la couche barrière.
Par conséquent, les trous dans la région se déplacent vers l’anode et les électrons vers la cathode, et un photocourant est généré. Le courant total traversant la diode est la somme de la panne de lumière et du photocourant. Par conséquent, le courant manquant doit être réduit pour maximiser la sensibilité de l’appareil.
Comment la photodiode réagit-elle à la lumière solaire ?
Les photodiodes sont des dispositifs semi-conducteurs conçus pour détecter la lumière et la convertir en courant électrique. Lorsqu’elles sont exposées à la lumière solaire, qui se compose d’un large spectre de longueurs d’onde, les photodiodes réagissent de la manière suivante :
1. Absorption des photons : les photodiodes sont construites avec un matériau semi-conducteur sensible à la lumière, tel que le silicium. Lorsque les photons de la lumière solaire interagissent avec le matériau semi-conducteur, ils peuvent être absorbés par le matériau. L’énergie des photons absorbés est transférée aux électrons du matériau, les propulsant vers un état énergétique plus élevé.
2. Génération de paires électron-trou : Les photons absorbés créent des paires électron-trou dans le matériau semi-conducteur. L’énergie des photons permet aux électrons de se libérer de leurs liaisons atomiques, laissant derrière eux des trous chargés positivement. Ce processus est connu sous le nom de photoexcitation ou photogénération.
3. Séparation des porteurs de charge : Les paires électron-trou nouvellement créées sont séparées en raison du champ électrique interne à l’intérieur de la photodiode. Les électrons chargés négativement se déplacent vers la région de type n de la photodiode, tandis que les trous chargés positivement se déplacent vers la région de type p.
4. Flux de courant : Les porteurs de charge séparés entraînent un flux de courant dans la photodiode. L’ampleur de ce photocourant est proportionnelle à l’intensité de la lumière solaire incidente. Le photocourant peut être mesuré et utilisé pour déterminer l’intensité lumineuse ou comme base pour un traitement ultérieur du signal.
Il est important de noter que les photodiodes ont une plage spectrale de sensibilité limitée. Différents types de photodiodes sont optimisés pour des plages de longueurs d’onde spécifiques et leur réactivité varie sur tout le spectre. Par exemple, les photodiodes au silicium sont sensibles à la lumière visible et proche infrarouge, tandis que d’autres matériaux, tels que l’arséniure de gallium ou l’arséniure de gallium et d’indium, sont utilisés pour une sensibilité étendue dans la plage infrarouge.
En utilisant la réponse des photodiodes à la lumière solaire, elles sont couramment utilisées dans diverses applications, notamment la surveillance de l’énergie solaire, la détection de la lumière, les systèmes de communication optique et la surveillance environnementale.
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